JP5700522B2 - 反射性基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、反射膜などを形成するのに有用な組成物、この組成物を用いて反射性基板を製造する方法およびこの方法により得られる反射性基板に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）素子は、低消費電力で長寿命の光源として、各種照明装置、表示装置において普及が進んでいる。このようなＬＥＤ素子は、自己発熱によってその輝度が低下する特性を有するため、素子を搭載する基板の放熱性を高めて、素子の温度を低下させる必要がある。

このため、ＬＥＤ素子の基板材料として、熱伝導性に優れた窒化アルミニウムが用いられているが、窒化アルミニウムは透光性材料であるため、基板を通してＬＥＤ素子の光が漏れるという問題がある。そのため、窒化アルミニウム基板表面に可視光を反射する反射膜を形成できれば、窒化アルミニウムの高熱伝導性を活かしながら、基板を通しての光の漏れを防止でき、発光効率を高めることができる。

例えば、特開２００９−２１２１３４号公報（特許文献１）には、凹部が設けられた窒化アルミニウムパッケージにおいて、前記凹部の内の表面に、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、およびＳｉＯ_２から選択される１種以上の無機顔料と、バインダー硬化物とからなる反射層が形成された窒化アルミニウムパッケージが開示されている。そして、この文献の実施例では、バインダー硬化物として、エチルセルロースを用いている。

一方、ＬＥＤ素子と窒化アルミニウム基板表面の電極との接合材には、高い熱伝導性を有する金−スズ系はんだが用いられている。しかし、金−スズ系はんだは、融点が２８０℃と高いため、それを用いた場合のＬＥＤ素子−電極間の接合には、３００℃以上、場合によっては４００℃に至る加熱が必要となり、反射膜にも３００〜４００℃の加熱に耐える耐熱性が要求される。

しかし、特許文献１のようなバインダーを含む反射層は、容易に製造できるものの、加熱によりバインダーが変色して反射性が低下し、反射性基板として機能しなくなる虞がある。

特開２００９−２１２１３４号公報（特許請求の範囲、段落［００２４］、［００２８］、［００６３］）

本発明の目的は、反射性に優れた反射膜などを形成するのに有用な組成物、この組成物を用いた反射性基板の製造方法およびこの方法により得られる反射性基板を提供することにある。

本発明の他の目的は、高強度と高反射性とを両立できる反射膜を形成可能な組成物、この組成物を用いた反射性基板の製造方法およびこの方法により得られる反射性基板を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、耐熱性に優れる反射膜を形成可能な組成物、この組成物を用いた反射性基板の製造方法およびこの方法により得られる反射性基板を提供することにある。

本発明者らは、樹脂と、バインダーとしてのガラスとを組み合わせることを試みた。ここで、バインダーとしてガラスを用いる場合には、基板に設ける電極（例えば、銅電極）の酸化を抑制することを考慮すると、非酸化性雰囲気（例えば、不活性ガス）中で、かつガラスを溶融させるための高熱（例えば、６００℃以上）での加熱が必要となるが、このような非酸化性雰囲気中では、高熱での加熱によっても、樹脂の分解残渣が反射膜に残存するためか、反射性を向上することができなかった。

このような状況の中、本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、白色顔料とガラスと樹脂とを組み合わせた組成物において、さらに、ガラスにホウケイ酸亜鉛ガラスを含有させ、このような組成物を焼結処理（高温加熱処理）することで、非酸化性雰囲気中であっても、ガラスの溶融とともに樹脂（さらにはペースト状組成物における溶媒）の分解が促進されるためか、反射性に優れるとともに、焼結により高強度の膜が得られること、さらには、このような方法により得られる膜は、白色顔料とガラスとの焼結体により形成されており、高温条件下に曝されても反射性を損なわない耐熱性に優れた膜であることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の組成物は、白色顔料、ガラス、および樹脂を含む組成物であって、ガラスがホウケイ酸亜鉛ガラスを含む。

白色顔料は、例えば、チタン化合物、ジルコニウム化合物、及びアルミニウム化合物から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。また、白色顔料は、平均粒径（Ｄ５０）０．０５〜２０μｍの粒子であってもよい。

前記ガラスは、例えば、亜鉛（又は亜鉛成分）をＺｎＯ換算で１０重量％以上含むホウケイ酸亜鉛ガラスを含んでいてもよい。

前記組成物において、白色顔料とガラスとの割合は、例えば、前者／後者（重量比）＝９５／５〜５／９５程度であってもよく、樹脂の割合は、例えば、白色顔料及びガラスの総量１００重量部に対して３〜７０重量部程度であってもよい。

代表的な本発明の組成物には、白色顔料が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、および酸化アルミニウムから選択された少なくとも１種を含む平均粒径（Ｄ５０）０．１〜１０μｍの粒子であり、ガラスが亜鉛をＺｎＯ換算で１５〜７５重量％含むホウケイ酸亜鉛ガラスを含み、白色顔料とガラスとの割合が前者／後者（重量比）＝８０／２０〜２０／８０であり、樹脂の割合が、白色顔料及びガラスの総量１００重量部に対して、１０〜５０重量部である組成物などが含まれる。

本発明の組成物において、亜鉛の割合は、樹脂１００重量部に対して、ＺｎＯ換算で５〜３００重量部程度であってもよい。また、本発明の組成物は、さらに、溶媒を含むペースト状組成物であってもよい。

このような本発明の組成物は、特に、基板（例えば、窒化アルミニウム基板）に反射膜を形成するための反射膜形成用組成物であってもよい。

本発明には、基板（例えば、窒化アルミニウム基板）に、前記組成物で膜を形成したのち、焼成処理する反射性基板の製造方法も含まれる。すなわち、焼成処理により、基板（基板上）に、前記組成物の焼結膜が形成される。このような方法では、代表的には、窒化アルミニウム基板を用い、非酸化性雰囲気下、６００℃以上で焼成処理してもよい。

また、本発明には、前記方法により得られる反射性基板も含まれる。

本発明の組成物は、反射性に優れた反射膜を形成するのに有用である。特に、このような本発明の組成物は、反射膜において、樹脂と、バインダーとしてのガラスとを組み合わせるため、不活性ガス中での焼結処理によっても、高強度と高反射性とを両立できる。また、本発明の組成物では、焼結により白色顔料とガラスとで反射膜を形成できるため、耐熱性に優れた反射膜を形成できる。そのため、反射膜の形成後において、高温が作用する条件に反射膜を供しても、反射膜の優れた反射性（さらには、高い強度）を維持できる。

図１は、実施例２で得られたベタパターン、実施例７で得られたベタパターン、および窒化アルミニウム基板のそれぞれの可視光域での反射率（熱処理前）を示すグラフである。

［組成物］
本発明の組成物は、白色顔料、ガラス、および樹脂を含む。

（白色顔料）
白色顔料としては、有機系顔料を使用してもよいが、通常、無機系顔料を好適に使用できる。白色顔料は、複合白色顔料であってもよく、体質顔料を含んでいてもよい。このような白色顔料としては、例えば、アルカリ又はアルカリ土類金属化合物［例えば、マグネシウム化合物（例えば、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウムなど）、カルシウム化合物（例えば、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウムなど）、バリウム化合物（例えば、硫酸バリウムなど）］、遷移金属化合物｛例えば、周期表第３族金属化合物［例えば、セリウム化合物（例えば、酸化セリウムなど）など］、周期表第４族金属化合物｛例えば、チタン化合物［例えば、酸化チタン（二酸化チタン）、チタン酸塩（例えば、チタン酸カリウムなどのチタン酸アルカリ金属塩；チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどのチタン酸アルカリ土類金属塩などのチタン酸金属塩）、リン酸チタンなど］、ジルコニウム化合物（例えば、酸化ジルコニウムなど）など｝、周期表第１２族金属化合物［例えば、亜鉛化合物（例えば、酸化亜鉛、硫化亜鉛、リトポンなど）など］など｝、周期表第１３族金属化合物｛例えば、アルミニウム化合物［例えば、酸化アルミニウム（アルミナ白）、水酸化アルミニウムなど］など｝、周期表第１４族金属化合物［例えば、鉛化合物（例えば、鉛白）など］、周期表第１５族化合物［例えば、アンチモン化合物（例えば、酸化アンチモン）など］、その他の白色顔料（体質顔料）［例えば、ホウ素化合物（例えば、窒化ホウ素など）、ケイ酸塩（例えば、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸バリウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム）、鉱物質類（タルク、カオリン、クレー、ゼオライト、ベントナイトなど）など］などが含まれる。なお、酸化チタンの結晶構造は、ルチル型、アナターゼ型、ブルカイト型などのいずれであってもよく、白色度（隠蔽度）の観点からは、ルチル型構造を有する酸化チタンを好適に使用してもよい。

白色顔料は、単独で又は２種以上組み合わせてもよい。

代表的な白色顔料には、白色度に優れる点から、周期表第４族金属化合物［例えば、チタン化合物（例えば、酸化チタン、チタン酸塩）、ジルコニウム化合物（酸化ジルコニウムなど）］、周期表第１３族金属化合物［例えば、アルミニウム化合物（酸化アルミニウムなど）］などが含まれる。そのため、白色顔料は、これらの化合物［例えば、チタン化合物（特に、酸化チタン）、ジルコニウム化合物（特に、酸化ジルコニウム）、およびアルミニウム化合物（特に、酸化アルミニウム）から選択された少なくとも１種］を少なくとも含んでいてもよい。

そのため、白色顔料をこれらの化合物で少なくとも構成してもよく、白色顔料は、これらの化合物のみで構成してもよく、他の白色顔料（体質顔料など）と組み合わせてもよい。なお、他の白色顔料と組み合わせる場合、白色顔料全体に対する他の白色顔料の割合は、例えば、５０重量％以下（例えば、０．１〜４０重量％）、好ましくは３０重量％以下（例えば、０．２〜２０重量％）、さらに好ましくは１０重量％以下（例えば、０．５〜８重量％）であってもよい。

白色顔料の屈折率（２５℃）は、例えば、１．７以上（例えば、１．８〜４）、好ましくは１．９以上（例えば、２〜３．５）、さらに好ましくは２．１以上（例えば、２．１〜３）、特に２．２以上（例えば、２．３〜２．９）程度であってもよい。

なお、白色顔料は、樹脂やガラスに対する分散性を向上させるため、必要に応じて、表面処理（例えば、金属酸化物やカップリング剤などによる表面処理）された白色顔料を用いてもよい。

なお、白色顔料の純度は、白色度の観点から高いのが好ましい。このような白色顔料の純度は、白色顔料の種類にもよるが、概ね、８０重量％以上（例えば、８３〜１００重量％）、好ましくは８５重量％以上（例えば、８７〜１００重量％）、さらに好ましくは８８重量％以上（例えば、９０〜１００重量％）であってもよい。代表的な白色顔料の純度として、酸化チタンの純度で、例えば、８５重量％以上［例えば、８７〜１００重量％、好ましくは８８重量％以上（例えば、９０〜１００重量％）程度］、酸化アルミニウムの純度で、例えば、９０重量％以上［例えば、９５〜１００重量％、好ましくは９８重量％以上（例えば、９９〜１００重量％）、さらに好ましくは９９．５重量％以上（例えば、９９．７〜１００重量％）程度］であってもよい。

白色顔料の形態（又は形状）は、特に限定されず、繊維状、粒子状などであってもよいが、粒子状の白色顔料を好適に使用してもよい。粒子状の白色顔料（白色顔料粒子）において、平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、０．０１〜５０μｍ、好ましくは０．０５〜２０μｍ、さらに好ましくは０．１〜１０μｍ程度であってもよい。粒径をこのような範囲に調整することにより、粒子間の間隙を小さくでき、また、組成物の過度の粘度上昇を抑えて白色顔料の濃度を大きくしやすいため、効率よく反射膜における反射率を向上できる。

（ガラス）
ガラスは、少なくともホウケイ酸亜鉛ガラスを含んでいる。ホウケイ酸亜鉛ガラスは、ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）とケイ素（ＳｉＯ_２）と亜鉛（ＺｎＯ）を少なくとも含むガラスである。ホウケイ酸亜鉛ガラスにおいて、ホウ素の割合は、Ｂ_２Ｏ_３換算で、例えば、５〜５０重量％、好ましくは７〜４０重量％、さらに好ましくは１０〜３０重量％程度であってもよい。また、ホウ素を含むガラスにおいて、ケイ素の割合は、ＳｉＯ_２換算で、例えば、５〜５０重量％、好ましくは７〜４０重量％、さらに好ましくは１０〜３５重量％程度であってもよい。

そして、ホウケイ酸亜鉛ガラスにおいて、亜鉛の割合は、ＺｎＯ換算で、例えば、７〜８５重量％（例えば、１０〜８０重量％）、好ましくは１２〜７５重量％（例えば、１５〜７５重量％）、さらに好ましくは１８〜７２重量％（例えば、２０〜７０重量％）程度であってもよく、通常１０重量％以上［例えば、１０〜８５重量％（例えば、１５〜８０重量％）程度］であってもよい。

なお、ホウケイ酸亜鉛ガラスは、ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、ケイ素（ＳｉＯ_２）および亜鉛（ＺｎＯ）の他に、金属酸化物［例えば、アルカリ金属酸化物（例えば、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏなど）、アルカリ土類金属（例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯなど）、遷移金属酸化物（例えば、ＭｎＯ_２、ＺｎＯ）、周期表第１３族金属酸化物（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３）、周期表第１４族金属酸化物（例えば、ＰｂＯ、Ｐｂ_２Ｏ_５）、周期表第１５族金属酸化物（例えば、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３）など］を含んでいてもよい。

なお、ホウケイ酸亜鉛ガラスにおいて、ホウ素、ケイ素および亜鉛の総量の割合は、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ換算で、５０重量％以上（例えば、６０〜１００重量％）、好ましくは７０重量％以上（例えば、７５〜９９．９重量％）、さらに好ましくは８０重量％以上（例えば、８５〜９９重量％）であってもよい。

ガラスは、ホウケイ酸亜鉛ガラスのみで構成してもよく、他のガラスを含んでいてもよい。他のガラスとしては、特に限定されず、例えば、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸亜鉛ガラス以外のホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）を含むガラス（例えば、ホウケイ酸ガラス、鉛ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸バリウムガラス、ホウケイ酸ストロンチウムガラス、ホウケイ酸カリウムガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ビスマスガラスなど）、鉛ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、リン酸ガラス、石英ガラスなどが挙げられる。他のガラスは、単独で又は２種以上組み合わせてもよい。

ガラスが、他のガラスを含む場合、ホウケイ酸亜鉛ガラスの割合は、ホウケイ酸亜鉛ガラスの亜鉛含量などにもよるが、例えば、４０重量％以上（例えば、５０〜９９．５重量％）、好ましくは６０重量％以上（例えば、６５〜９９重量％）、さらに好ましくは７０重量％以上（例えば、７５〜９５重量％）であってもよい。なお、ガラスが他のガラスを含む場合、ガラス全体に対する亜鉛成分（ホウケイ酸亜鉛ガラス由来の亜鉛成分）の割合は、ＺｎＯ換算で、例えば、５〜８５重量％、好ましくは８〜８０重量％、さらに好ましくは１０〜７５重量％（例えば、１５〜７０重量％）程度であってもよい。

なお、ガラスの形状（又は形態）は、特に限定されないが、通常、粒子状（フリット状）であってもよい。粒子状のガラス（ガラス粒子、ガラスフリット）において、平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、０．１〜５０μｍ、好ましくは０．５〜２０μｍ、さらに好ましくは１〜１０μｍ程度であってもよい。

（樹脂）
樹脂としては、特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂などが挙げられる。代表的な樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂［例えば、ポリスチレン、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体などのスチレンと（メタ）アクリル系単量体との共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体など］、（メタ）アクリル系樹脂｛例えば、ポリ（メタ）アクリル酸エステル（例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリブチル（メタ）アクリレート、ポリイソブチルメタクリレートなど）、メタクリル酸メチル−（メタ）アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル共重合体、ポリ（メタ）アクリルアミドなどの（メタ）アクリル系単量体［例えば、（メタ）アクリル酸；（メタ）アクリル酸アルキル（例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチルなどの（メタ）アクリル酸Ｃ_１−２０アルキル、好ましくは（メタ）アクリル酸Ｃ_１−１０アルキルなど）などの（メタ）アクリル酸エステル；（メタ）アクリルアミドなど］の単独又は共重合体；熱又は光硬化性アクリル系樹脂など｝、オレフィン系樹脂（例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体など）、ビニルエステル系樹脂（例えば、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコールなど）、ハロゲン含有樹脂（ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体など）、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートなどの芳香族ポリエステル系樹脂；脂肪族ポリエステル系樹脂など）、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、多糖類又はその誘導体［例えば、セルロース誘導体（例えば、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのセルロースエステル類；メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどのセルロースエーテル類；ニトロセルロースなど）、デンプン、グアガム、アラビアガム、アルギン酸ナトリウムなど］、ゴム又はエラストマー（例えば、アクリルゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムなど）などが挙げられる。

樹脂は、単独で又は２種以上組み合わせてもよい。

（各成分および亜鉛成分の割合）
本発明の組成物において、白色顔料とガラスとの割合は、前者／後者（重量比）＝９９／１〜１／９９（例えば、９５／５〜５／９５）の範囲から選択でき、例えば、９０／１０〜１０／９０、好ましくは８０／２０〜２０／８０、さらに好ましくは７５／２５〜２５／７５（例えば、７０／３０〜３０／７０）程度であってもよく、特に６５／３５〜２５／７５（例えば、６５／３５〜３０／７０、好ましくは６０／４０〜３５／６５、さらに好ましくは５５／４５〜４０／６０）程度であってもよい。

樹脂の割合は、白色顔料及びガラスの総量１００重量部に対して、例えば、１〜１００重量部（例えば、２〜８０重量部）、好ましくは３〜７０重量部（例えば、５〜６０重量部）、さらに好ましくは１０〜５０重量部（例えば、２０〜４０重量部）程度であってもよい。

本発明の組成物は、前記のように、ガラスが少なくともホウケイ酸亜鉛ガラスを含む。このようなガラス中（ホウケイ酸亜鉛ガラス）の亜鉛の割合は、白色顔料およびガラスの総量に対して、ＺｎＯ換算で、例えば、１重量％以上（例えば、１〜９０重量％程度）の範囲から選択でき、例えば、１．５重量％以上（例えば、１．５〜８０重量％）、好ましくは２重量％以上（例えば、２〜６０重量％）、さらに好ましくは３重量％以上（例えば、３〜５０重量％）、特に４重量％以上（例えば、４〜４０重量％、好ましくは５〜３５重量％）程度であってもよい。

また、ホウケイ酸亜鉛ガラス中の亜鉛の割合は、樹脂１００重量部に対して、ＺｎＯ換算で、例えば、１〜５００重量部（例えば、３〜４００重量部）、好ましくは５〜３００重量部（例えば、８〜２５０重量部）、さらに好ましくは１０〜２００重量部（例えば、１５〜１５０重量部）程度であってもよく、通常５〜２００重量部（例えば、８〜１８０重量部、好ましくは１０〜１５０重量部）程度であってもよい。

（他の成分）
本発明の組成物は、特に、容易に膜を形成するため、溶媒（又は分散媒）を含む組成物であってもよい。溶媒としては、樹脂の種類などに応じて選択でき、組成物に適度な粘度を与え、容易に乾燥処理などにより除去できる（揮発する）溶媒を好適に使用できる。

代表的な溶媒としては、例えば、アルコール類｛例えば、脂肪族アルコール類（例えば、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、ラウリルアルコール、テトラデシルアルコール、セチルアルコール、オクタデシルアルコール、ヘキサデセノール、オレイルアルコールなどの飽和又は不飽和Ｃ_６−３０脂肪族アルコール、好ましくは飽和又は不飽和Ｃ_８−２４脂肪族アルコールなど）、脂環族アルコール類［例えば、シクロヘキサノールなどのシクロアルカノール類；テルピネオール、ジヒドロテルピネオールなどのテルペンアルコール類（例えば、モノテルペンアルコールなど）など］、芳香脂肪族アルコール（例えば、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールなど）、フェノール類［例えば、クレゾール（メタクレゾールなど）など］、多価アルコール類（エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコールなどの（ポリ）Ｃ_２−４アルキレングリコールなどのグリコール類；グリセリンなどの３以上のヒドロキシル基を有する多価アルコールなど）など｝、グリコールエーテル類（例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテルなどの（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル；２−フェノキシエタノールなどの（ポリ）アルキレングリコールモノアリールエーテルなど）、グリコールエーテルエステル類（例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどの（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート）、炭化水素類［例えば、脂肪族炭化水素類（例えば、テトラデカン、オクタデカン、ヘプタメチルノナン、テトラメチルペンタデカンなどの飽和又は不飽和脂肪族炭化水素類）、芳香族炭化水素類（例えば、トルエン、キシレン（パラキシレンなど）など）など］、ケトン類（例えば、アセトン、ジアセトンアルコールなどの鎖状ケトン；イソホロンなどの環状ケトン）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類）、エステル類［例えば、乳酸エステル（乳酸エチルなど）、酢酸エステル（例えば、酢酸ベンジル、酢酸イソボルネオール）などの脂肪酸エステル；安息香酸エステル（安息香酸メチル、安息香酸エチルなど）などの芳香族カルボン酸エステル］、窒素含有溶媒［例えば、アミド類（例えば、ジメチルホルムアミドなどのホルムアミド類）、イミダゾール類（例えば、ジメチルイミダゾールなど）、ジメチルイミダゾリジノンなど］などが挙げられる。

溶媒は、単独で又は２種以上組み合わせてもよい。

好ましい溶媒としては、沸点が高く、蒸気圧が低いため、印刷中に蒸発しにくいという点で、テルペンアルコール類、グリコールエーテル類、グリコールエーテルエステル類などが挙げられる。

溶媒を含む組成物において、固形分（白色顔料、ガラスおよび樹脂の総量）の割合は、例えば、２０重量％以上（例えば、２５〜９７重量％）、好ましくは３０重量％以上（例えば、３５〜９５重量％）、さらに好ましくは４０重量％以上（例えば、４５〜９０重量％）、特に５０重量％以上（例えば、５５〜８５重量％）程度であってもよく、通常３０〜９０重量％（例えば、４０〜８５重量％、好ましくは５０〜８０重量％）程度であってもよい。特に、溶媒を含む組成物は、比較的高濃度で固形分を含む組成物（ペースト状組成物）であってもよい。

溶媒を含む組成物（特に、ペースト状組成物）の粘度は、用途や適用するコーティング方法などに応じて選択できるが、通常、２５℃において、０．５Ｐａ・ｓ以上（例えば、１〜４００Ｐａ・ｓ）、好ましくは３Ｐａ・ｓ以上（例えば、５〜３００Ｐａ・ｓ）、さらに好ましくは１０〜２５０Ｐａ・ｓ（例えば、２０〜２００Ｐａ・ｓ）程度であってもよく、通常１〜３００Ｐａ・ｓ程度であってもよい。

なお、本発明の組成物は、上記成分の他に、必要に応じて、各種添加剤［例えば、安定剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤など）、界面活性剤又は分散剤、分散安定化剤、増粘剤又は粘度調整剤、消泡剤など］などの他の成分を含んでいてもよい。これらの添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。

［反射性基板およびその製造方法］
本発明の組成物は、基板（基板上）に、膜（塗膜又は被膜）、特に、反射膜（又は反射層）を形成するための組成物（反射膜形成用組成物）として好適である。以下に、反射膜（反射性基板）について詳述する。

本発明の反射性基板は、基板に、本発明の組成物で膜を形成したのち、焼成処理（又は焼結処理）することにより得られる。すなわち、反射性基板は、基板（又は基材）と、この基板上に形成された前記組成物の焼結膜（反射膜）とで構成されている。なお、反射膜では、焼結処理により、樹脂が分解され、白色顔料とガラスとで緻密な膜を形成している。すなわち、基板に形成された焼結前の前記組成物の膜は、反射膜の前駆体（未焼結膜）とも言うことができる。

基板としては、焼成処理に耐えうる耐熱性を有していればよく、ガラスの種類（焼成又は焼結温度など）によっても選択可能である。このような基板としては、有機材料であってもよいが、通常、無機材料であってもよい。無機材料としては、例えば、金属窒化物（例えば、窒化アルミニウムなど）、金属酸化物（アルミナ、サファイア、ジルコニア、チタニア、酸化イットリウム、酸化インジウム−酸化錫系複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）など）などが挙げられる。特に、窒化アルミニウムで形成された基板（窒化アルミニウム基板）を用いると、反射基板をＬＥＤ素子（又はその構成材料）として利用できる。

基板の表面は、必要に応じて、酸化処理［表面酸化処理、例えば、放電処理（コロナ放電処理、グロー放電など）、酸処理（クロム酸処理など）、紫外線照射処理、焔処理など］、表面凹凸処理（溶剤処理、サンドブラスト処理など）などの表面処理がされていてもよい。

なお、基板（特に、窒化アルミニウム基板）の可視光域（例えば、波長３８０〜８００ｎｍの領域）における反射率の最大値は、例えば、５０％以下（例えば、１０〜５０％）、好ましくは４５％以下（例えば、１５〜４５％）、さらに好ましくは４０％以下（例えば、２０〜３５％）程度であってもよい。

基板の厚みは、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、０．０５〜１０ｍｍ、好ましくは０．１〜５ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜３ｍｍ程度であってもよい。

基板に対する膜の形成方法は、特に限定されず、溶媒を含まない組成物（粉体組成物）を塗布する方法などであってもよいが、通常、溶媒を含む組成物を塗布（コーティング）する方法であってもよい。塗布方法としては、慣用の方法、例えば、フローコーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、キャスト法、バーコーティング法、カーテンコーティング法、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、ディッピング法、スリット法、フォトリソグラフィ法、インクジェット法などを利用できる。これらのコーティング方法のうち、パターンを描画する場合、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、凹版印刷法（例えば、グラビア印刷法など）、オフセット印刷法、凹版オフセット印刷法、フレキソ印刷法などが汎用される。

膜（未焼結膜）の厚みは、用途に応じて選択でき、例えば、１〜１００００μｍ（例えば、１〜１０００μｍ）、好ましくは３〜５００μｍ（例えば、３〜３００μｍ）、さらに好ましくは５〜２００μｍ（例えば、１０〜１００μｍ）程度であってもよい。

膜が形成された基板は、反射性基板の前駆体であり、膜（被膜又はパターン）を所定の温度で加熱（又は焼成又は加熱処理）する焼成工程に供される。なお、熱処理に先立って、必要に応じて乾燥処理を行ってもよい。

焼成温度（焼結温度）は、ガラスの種類（ガラスの溶融温度）や樹脂の種類（樹脂の分解温度）などに応じて選択でき、例えば、４００℃以上（例えば、５００〜１６００℃）、好ましくは６００℃以上（例えば、６５０〜１３００℃）、さらに好ましくは７００℃以上（例えば、８００〜１２００℃）、特に８００〜１１００℃（例えば、８５０〜１０００℃）程度であってもよい。なお、焼成温度での保持時間（焼成時間）は、例えば、１分〜５時間、好ましくは３分〜１時間、さらに好ましくは５分〜３０分程度であってもよい。

焼成処理は、酸化性雰囲気下で行ってもよいが、用途に応じて基板の酸化を防止するため、非酸化性雰囲気［例えば、窒素、希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴンなど）などの不活性ガス］下で行ってもよい。本発明では、このような非酸化性雰囲気下で焼成処理しても、樹脂を効率よく分解して、白色顔料とガラスとの焼結膜を形成できる。

得られた反射膜（又は焼結膜、焼成後の塗膜、焼成パターン）の厚みは、用途に応じて０．０１〜１００００μｍ程度の範囲から適宜選択でき、例えば、０．０１〜５０００μｍ（例えば、０．１〜５００μｍ）、好ましくは１〜４００μｍ（例えば、２〜３００μｍ）、さらに好ましくは３〜１５０μｍ（例えば、５〜１００μｍ）程度であってもよい。

このような方法で得られた本発明の反射性基板は、基板と、この基板上に形成された反射膜（前記組成物の焼成膜）とで構成されており、高い白色度、高強度などの優れた特性を有している。

例えば、本発明の反射性基板（又は反射膜）の可視光域（例えば、波長３８０〜８００ｎｍの領域）における反射率の最大値は、例えば、５０％以上（例えば、５５〜１００％）、好ましくは６０％以上（例えば、６５〜９９％）、さらに好ましくは７０％以上（例えば、７０〜９８％）程度であってもよく、７５％以上［例えば、７５〜９９％、好ましくは８０％以上（例えば、８２〜９８％）、さらに好ましくは８５％以上（例えば、８７〜９７％）］とすることもできる。

また、本発明の反射性基板（又は反射膜）の鉛筆硬度は、例えば、Ｈ以上（例えば、２〜１２Ｈ）、好ましくは３Ｈ以上（例えば、３〜１１Ｈ）、さらに好ましくは４Ｈ以上（例えば、５〜１０Ｈ）程度であってもよく、５Ｈ以上［例えば、５〜１２Ｈ、好ましくは６Ｈ以上（例えば、７〜１２Ｈ）、さらに好ましくは８Ｈ以上（例えば、８〜１０Ｈ）］とすることもできる。

しかも、本発明の反射性基板は、前記のように、反射膜において樹脂や溶媒の残渣の量を著しく低減でき、白色顔料とガラスとの緻密な膜を形成できるためか、耐熱性にも優れている。そのため、本発明の反射性基板（又は反射膜）を、高温［例えば、２００℃以上（例えば、２３０〜１０００℃）、好ましくは２５０℃以上（例えば、２７０〜８００℃）、さらに好ましくは３００℃以上（例えば、３２０〜６００℃）］に曝しても、前記のような反射率や鉛筆硬度を維持できる（又は損なうことがない）。すなわち、本発明の反射性基板の高温に曝した後の反射率および鉛筆硬度は、前記と同様の範囲から選択できる。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

実施例においては、以下の成分を使用した。
（白色顔料）
酸化チタン１：平均粒径Ｄ５０＝０．３μｍ、純度９３％
酸化チタン２：平均粒径Ｄ５０＝０．３μｍ、純度９０％
酸化アルミニウム１：平均粒径Ｄ５０＝１μｍ、純度９９．９９％
酸化アルミニウム２：平均粒径Ｄ５０＝７μｍ、純度９９．８％
（ガラス）
ガラス１：ホウケイ酸亜鉛ガラスフリット、ＺｎＯ含量２３重量％、Ｂ_２Ｏ_３含量１２重量％、ＳｉＯ_２含量３４重量％、ＺｒＯ_２含量７重量％、Ｔｉ_２Ｏ含量４重量％、その他２０重量％
ガラス２：ホウケイ酸亜鉛ガラスフリット、ＺｎＯ含量５８重量％、Ｂ_２Ｏ_３含量３０重量％、ＳｉＯ_２含量７重量％、その他５重量％
ガラス３：ホウケイ酸亜鉛ガラスフリット、ＺｎＯ含量６６重量％、Ｂ_２Ｏ_３含量２３重量％、ＳｉＯ_２含量６重量％、その他５重量％
ガラス４：ホウケイ酸ガラスフリット、Ｂ_２Ｏ_３含量２１重量％、ＳｉＯ_２含量４５重量％、その他３４重量％
ガラス５：ビスマスガラスフリット、Ｂｉ_２Ｏ_３含量４６重量％、ＳｉＯ_２含量４１重量％、その他１３重量％
（樹脂）
ポリイソブチルメタクリレート（重量平均分子量２５００００）

（実施例および参考例）
６０℃に加熱した有機溶媒（ターピネオール）に、樹脂（ポリイソブチルメタクリレート）をプロペラ撹拌しながら溶かし、有機ビヒクルとした。そして、表に示す組成（重量比）となるように、各成分（白色顔料、ガラスフリット、有機ビヒクル）をポリ容器に量り取った。ポリ容器の蓋をし、自転公転式撹拌機を用いて１０００ｒｐｍで１０分間撹拌混合してペースト状の試料［粘度１２０Ｐａ・ｓ（温度２５℃、測定法：Ｅ型粘度計使用）］を得た。窒化アルミニウム基板（反射率３０％）の表面に、作製したペーストをスクリーン印刷した後、窒素中で昇温降温過程を含めて１時間焼成した。焼成は、昇温速度３６℃／分、降温速度３６℃／分の条件で行い、ピーク温度９００℃において１０分間保持した。得られた反射膜の膜厚は３０μｍであった。

そして、熱処理前後（３５０℃で１時間）において、得られた反射膜の色および各種特性を評価した。結果を表に示す。なお、反射率は、分光光度計（島津製作所（株）製、「ＵＶ−３１００ＰＣ」）を用いて測定し、表では、可視光域での反射率の最大値を示した。また、鉛筆硬度はＪＩＳ−Ｋ５６００−５−４に従って測定した。

なお、表における総合評価は、１辺が３０ｍｍの□ベタパターン（３０ｍｍ×３０ｍｍのパターン）部において、目視観察による色が白、可視光域での反射率の最大値７０％以上、及び鉛筆硬度３Ｈ以上を充足する場合を○、それ以外を×とした。

また、図１に、分光光度計により測定した、実施例２で得られたベタパターン、実施例７で得られたベタパターンの可視光域における各反射率（熱処理前）を示すグラフを示す。なお、図１では、比較のため、窒化アルミニウム基板の反射率も合わせて示す。

表の結果から明らかなように、実施例では、白色度に優れた硬質の反射膜が得られ、しかも、このような反射膜は、高温の加熱によっても反射率が低下しない膜であることがわかった。

本発明の組成物は、優れた反射性を付与できるため、各種用途の反射膜を形成するのに有用である。特に、非酸化性雰囲気（例えば、不活性ガス雰囲気）中で焼結処理しても、高強度、高耐熱性、高反射率の膜を形成可能であるため、非酸化性雰囲気下での加熱が要求される用途、例えば、ＬＥＤ素子の基板などに反射膜を形成するための組成物として好適である。

Claims (8)

1. 基板に、白色顔料、ガラス、および（メタ）アクリル系樹脂を含む組成物で膜を形成したのち、非酸化性雰囲気下、６００℃以上で焼成処理する反射性基板の製造方法であって、前記ガラスが亜鉛をＺｎＯ換算で１５〜７５重量％含むホウケイ酸亜鉛ガラスを含む製造方法。
2. 白色顔料が、チタン化合物、ジルコニウム化合物、及びアルミニウム化合物から選択された少なくとも１種を含む請求項１記載の製造方法。
3. 白色顔料が、平均粒径（Ｄ５０）０．０５〜２０μｍの粒子である請求項１又は２記載の製造方法。
4. 白色顔料とガラスとの割合が、前者／後者（重量比）＝９５／５〜５／９５であり、樹脂の割合が、白色顔料及びガラスの総量１００重量部に対して３〜７０重量部である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
5. 白色顔料が、酸化チタン、酸化ジルコニウムおよび酸化アルミニウムから選択された少なくとも１種を含む平均粒径（Ｄ５０）０．１〜１０μｍの粒子であり、ガラスが亜鉛をＺｎＯ換算で５８〜７５重量％含むホウケイ酸亜鉛ガラスを含み、白色顔料とガラスとの割合が前者／後者（重量比）＝８０／２０〜２０／８０であり、樹脂の割合が、白色顔料及びガラスの総量１００重量部に対して、１０〜５０重量部である請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
6. 亜鉛の割合が、樹脂１００重量部に対して、ＺｎＯ換算で２３．２〜３００重量部である請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
7. 組成物が、さらに、溶媒を含むペースト状組成物である請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
8. 基板が、窒化アルミニウム基板である請求項１〜７のいずれかに記載の製造方法。

Images